DE102020129125B3

DE102020129125B3 - Mechanical seal arrangement with improved cooling behavior

Info

Publication number: DE102020129125B3
Application number: DE102020129125.6A
Authority: DE
Inventors: Stefan Ledig; Martin Kuntz
Original assignee: EagleBurgmann Germany GmbH and Co KG
Current assignee: EagleBurgmann Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2020-11-05
Filing date: 2020-11-05
Publication date: 2022-03-24
Anticipated expiration: 2040-11-06
Also published as: US20230375089A1; EP4240993A1; WO2022096430A1; CN116507836A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtungsanordnung, umfassend eine erste Gleitringdichtung (2) mit einem ersten rotierenden Gleitring (22) und einem ersten stationären Gleitring (21), welche zwischen sich einen ersten Dichtspalt (20) definieren, eine zweite Gleitringdichtung (3) mit einem zweiten rotierenden Gleitring (22) und einem zweiten stationären Gleitring (32), welche zwischen sich einen zweiten Dichtspalt (30) definieren, ein Gehäuse (4) mit einem Einlass (40) und einem Auslass (41) für eine Kühlflüssigkeit, eine rotierende Förderhülse (5), welche mit dem ersten rotierenden Gleitring (22) und dem zweiten rotierenden Gleitring (32) verbunden ist, wobei die Förderhülse (5) an ihrem Außenumfang eine Vielzahl von Fördernuten (50) aufweist, wobei der erste stationäre Gleitring (21) radial außerhalb der Förderhülse (5) angeordnet ist und einen Innenumfang (21a) aufweist, welcher exzentrisch zu einem Außenumfang (50a) der Förderhülse (5) angeordnet ist, so dass zwischen dem Außenumfang (50a) der Förderhülse (5) und dem Innenumfang (21a) des ersten stationären Gleitrings (21) ein umlaufender Exzenterspalt (6) ausgebildet ist, und wobei der erste stationäre Gleitring (21) an einer vom ersten Dichtspalt (20) abgewandten Rückseite (21b) einen zum Auslass (41) gerichteten ersten Schlitz (9) und eine erste sich erweiternde Ausnehmung (11) am Innenumfang (21a) aufweist, welche in den ersten Schlitz (9) mündet.The invention relates to a mechanical seal arrangement, comprising a first mechanical seal (2) with a first rotating seal ring (22) and a first stationary seal ring (21), which define a first sealing gap (20) between them, a second mechanical seal (3) with a second rotating slide ring (22) and a second stationary slide ring (32), which define a second sealing gap (30) between them, a housing (4) with an inlet (40) and an outlet (41) for a cooling liquid, a rotating conveyor sleeve ( 5), which is connected to the first rotating slide ring (22) and the second rotating slide ring (32), the delivery sleeve (5) having a plurality of delivery grooves (50) on its outer circumference, the first stationary slide ring (21) being radial is arranged outside of the conveyor sleeve (5) and has an inner circumference (21a) which is eccentric to an outer circumference (50a) of the conveyor sleeve (5) is arranged so that between the outside circumference (50a) of the conveyor sleeve (5) and the inner circumference (21a) of the first stationary slide ring (21), a peripheral eccentric gap (6) is formed, and the first stationary slide ring (21) on a rear side facing away from the first sealing gap (20). (21b) has a first slot (9) directed towards the outlet (41) and a first widening recess (11) on the inner circumference (21a) which opens into the first slot (9).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleitringdichtungsanordnung mit einem verbesserten Kühlverhalten und insbesondere einem stationären Gleitring, welcher - zumindest teilweise - an einem Innenumfang und an einem Außenumfang umspült ist.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a mechanical seal arrangement with improved cooling behavior and, in particular, to a stationary seal ring which—at least partially—is flushed on an inner circumference and on an outer circumference.

Gleitringdichtungsanordnungen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Im Betrieb werden bei Gleitringdichtungsanordnungen häufig sog. Sperrfluidsysteme verwendet, welche neben einer Schmierung insbesondere auch einen Wärmeabtransport an den Gleitringdichtungen ausführen. Das Kühlen der Gleitringdichtung hat insbesondere die Aufgabe, ein Überhitzen im Betrieb mit möglichen Folgeschäden für die Gleitringdichtungsanordnung zu vermeiden. Für eine ausreichende Kühlung muss jedoch eine gewisse Förderleistung im Bereich der Gleitringdichtung ermöglicht werden. Das Sperr- oder Kühlfluid wird üblicherweise durch einen Einlass in den Bereich der Gleitringdichtung zugeführt und über einen Auslass abgeführt. Hierbei ist es bekannt, beispielsweise sog. Förderhülsen zu verwenden, welche durch ihre Rotation eine Bewegung des Kühlfluids vom Einlass zum Auslass unterstützen. Grundsätzlich besteht jedoch ein Bedarf, dass eine Kühlleistung kontinuierlich verbessert wird, um eine Lebensdauer und Leistungsfähigkeit einer Gleitringdichtungsanordnung weiter zu verbessern.Mechanical seal assemblies are known from the prior art in different configurations. In operation, so-called barrier fluid systems are often used in mechanical seal arrangements, which, in addition to lubrication, in particular also carry out heat dissipation at the mechanical seals. The cooling of the mechanical seal has the particular task of avoiding overheating during operation with possible consequential damage to the mechanical seal arrangement. For sufficient cooling, however, a certain delivery capacity must be enabled in the area of the mechanical seal. The barrier or cooling fluid is usually fed into the area of the mechanical seal through an inlet and discharged through an outlet. Here it is known, for example, to use so-called delivery sleeves, which support a movement of the cooling fluid from the inlet to the outlet through their rotation. In principle, however, there is a need for a cooling capacity to be continuously improved in order to further improve the service life and performance of a mechanical seal arrangement.

Aus der DE 2 96 02 685 U1 und der US 5 217 234 A sind Gleitringdichtungsanordnungen bekannt, welche Abschrägungen bei Ein- und Ausgängen von Flüssigkeitszuführungen verwenden.From the DE 2 96 02 685 U1 and the U.S. 5,217,234 A mechanical seal arrangements are known which use chamfers at the inlets and outlets of liquid feeds.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gleitringdichtungsanordnung bereitzustellen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit eine verbesserte Kühlwirkung ermöglicht.It is therefore the object of the present invention to provide a mechanical seal arrangement which, with a simple structure and simple, cost-effective manufacturability, enables an improved cooling effect.

Diese Aufgabe wird durch eine Gleitringdichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by a mechanical seal arrangement having the features of claim 1. The dependent claims show preferred developments of the invention.

Die erfindungsgemäße Gleitringdichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine verbesserte Kühlwirkung ermöglicht wird. Dadurch kann eine Lebensdauer und insbesondere auch ein Verschleißverhalten der Gleitringdichtungsanordnung verbessert werden. Insbesondere kann durch eine Kombination mehrerer Modifikationen eine signifikante verbesserte Förderleistung und damit eine verbesserte Kühlung erreicht werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Gleitringdichtungsanordnung eine erste und eine zweiten Gleitringdichtung aufweist. Jede der Gleitringdichtungen weist einen rotierenden und einen stationären Gleitring auf, welche zwischen sich einen Dichtspalt definieren. Ferner ist ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass für eine Kühlflüssigkeit vorgesehen. Weiterhin umfasst die Gleitringdichtungsanordnung eine rotierende Förderhülse, welche mit dem ersten rotierenden Gleitring der ersten Gleitringdichtung und dem zweiten rotierenden Gleitring der zweiten Gleitringdichtung verbunden ist. Die Förderhülse weist am Außenumfang eine Vielzahl von Fördernuten auf, so dass bei einer Rotation der Förderhülse Kühlflüssigkeit bewegt wird. Der erste stationäre Gleitring ist radial außerhalb der Förderhülse angeordnet. Dabei ist ein Innenumfang des ersten stationären Gleitrings der ersten Gleitringdichtung exzentrisch zu einem Außenumfang der Förderhülse angeordnet. Dadurch ergibt sich zwischen dem Außenumfang der Förderhülse und dem Innenumfang des ersten stationären Gleitrings ein umlaufender Exzenterspalt, durch welchen die Kühlflüssigkeit hindurchgefördert wird. Dadurch wird eine Fördergeschwindigkeit des geförderten Fluids deutlich erhöht. Weiterhin weist der erste stationären Gleitring an einer vom ersten Dichtspalt abgewandten Rückseite einen Schlitz und eine sich erweiternde Ausnehmung am Innenumfang auf. Die Ausnehmung mündet dabei in den Schlitz. Durch diese Maßnahme wird eine deutlich verbesserte Ausströmung des geförderten Fluids in den Auslass erreicht, so dass ein Wirkungsgrad der Förderhülse deutlich verbessert ist.In contrast, the mechanical seal arrangement according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that an improved cooling effect is made possible. As a result, a service life and, in particular, also a wear behavior of the mechanical seal arrangement can be improved. In particular, a significantly improved delivery rate and thus improved cooling can be achieved by a combination of several modifications. According to the invention, this is achieved in that the mechanical seal arrangement has a first and a second mechanical seal. Each of the mechanical seals has a rotating and a stationary slide ring, which define a sealing gap between them. Furthermore, a housing with an inlet and an outlet for a cooling liquid is provided. Furthermore, the mechanical seal arrangement comprises a rotating delivery sleeve, which is connected to the first rotating mechanical seal of the first mechanical seal and the second rotating mechanical seal of the second mechanical seal. The delivery sleeve has a large number of delivery grooves on the outer circumference, so that cooling liquid is moved when the delivery sleeve rotates. The first stationary slide ring is arranged radially outside of the conveyor sleeve. An inner circumference of the first stationary sliding ring of the first mechanical seal is arranged eccentrically to an outer circumference of the conveying sleeve. This results in a circumferential eccentric gap between the outer circumference of the delivery sleeve and the inner circumference of the first stationary slide ring, through which the cooling liquid is delivered. As a result, a conveying speed of the conveyed fluid is significantly increased. Furthermore, the first stationary sliding ring has a slot on a rear side facing away from the first sealing gap and an expanding recess on the inner circumference. The recess opens into the slot. This measure achieves a significantly improved outflow of the delivered fluid into the outlet, so that the efficiency of the delivery sleeve is significantly improved.

Weiter bevorzugt ist benachbart zur Rückseite des ersten stationären Gleitrings zwischen einem stationären Bauteil, beispielsweise einem Gehäuse, und dem Außenumfang des stationären Gleitrings ein Ringspalt ausgebildet. Dadurch wird an der vom ersten Dichtspalt abgewandten Seite des ersten Gleitrings eine Förderung sowohl am Innenumfang des stationären Gleitrings als auch am Außenumfang des stationären Gleitrings möglich. Dadurch wird eine Kühlung des stationären Gleitrings von zwei Umfangsseiten, d.h. innen und außen, im Bereich des an der Rückseite liegenden freien Endes des stationären Gleitrings möglich.More preferably, an annular gap is formed adjacent to the rear side of the first stationary slide ring between a stationary component, for example a housing, and the outer circumference of the stationary slide ring. As a result, on the side of the first seal ring facing away from the first sealing gap, conveying is possible both on the inner circumference of the stationary seal ring and on the outer circumference of the stationary seal ring. This enables the stationary seal ring to be cooled from two circumferential sides, i.e. inside and outside, in the area of the free end of the stationary seal ring located on the rear side.

Weiter bevorzugt ist benachbart zur Rückseite des ersten stationären Gleitrings am Gehäuse eine zweite, sich erweiternde Ausnehmung ausgebildet, welche in den Auslass mündet. Somit öffnet sich der Ringspalt ebenfalls zum Auslass, so dass eine verbesserte Ausströmung des Fluids aus dem Ringspalt in den Auslass möglich ist. Dadurch kann ein Wirkungsgrad bei der Förderung der Kühlflüssigkeit weiter verbessert werden.More preferably, a second, widening recess is formed on the housing adjacent to the rear side of the first stationary slide ring, which recess opens into the outlet. The annular gap thus also opens towards the outlet, so that an improved outflow of the fluid from the annular gap into the outlet is possible. As a result, efficiency in the delivery of the cooling liquid can be further improved.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die rotierende Förderhülse derart ausgebildet, dass die Förderhülse einen Aufnahmebereich zum Fixieren des ersten rotierenden Gleitrings der ersten Gleitringdichtung aufweist. Der Aufnahmebereich ist damit derart ausgebildet, dass der erste rotierende Gleitring zumindest teilweise umgriffen ist. Dadurch kann eine einfache und sichere Fixierung des ersten rotierenden Gleitrings an der Förderhülse ermöglicht werden.According to a further preferred embodiment of the invention, the rotating conveyor sleeve designed in such a way that the conveying sleeve has a receiving area for fixing the first rotating slide ring of the first slide ring seal. The receiving area is thus designed in such a way that the first rotating slide ring is at least partially encompassed. As a result, a simple and secure fixation of the first rotating slide ring on the conveyor sleeve can be made possible.

Besonders bevorzugt ist eine Anzahl n von Fördernuten in der Förderhülse 12 ≤ n, und insbesondere in einem Bereich zwischen 18 ≤ n ≤ 24. Die Fördernuten laufen dabei vorzugsweise parallel zu einer Mittelachse der Gleitringdichtungsanordnung. Dadurch ist eine Herstellung der Fördernuten besonders einfach.A number n of conveying grooves in the conveying sleeve 12≦n is particularly preferred, and in particular in a range between 18≦n≦24. The conveying grooves preferably run parallel to a central axis of the mechanical seal arrangement. This makes it particularly easy to produce the conveying grooves.

Vorzugsweise liegt die Rückseite des ersten stationären Gleitrings der ersten Gleitringdichtung radial innerhalb des Auslasses. Somit ist die Rückseite des ersten stationären Gleitrings unterhalb des Auslasses angeordnet, so dass die Rückseite des ersten stationären Gleitrings kontinuierlich von Kühlflüssigkeit umströmt ist.Preferably, the back of the first stationary face ring of the first face seal is radially inward of the outlet. Thus, the back of the first stationary slide ring is arranged below the outlet, so that the back of the first stationary slide ring has a continuous flow of cooling liquid.

Weiter bevorzugt liegt eine Mittellinie des Auslasses und die Rückseite des ersten stationären Gleitrings in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur Axialrichtung X-X. Somit ist eine Schattenprojektion des Auslasses auf den ersten stationären Gleitring derart, dass der Schatten teilweise auf dem ersten stationären Gleitring liegt. Besonders bevorzugt liegt die Rückseite des ersten stationären Gleitrings dabei auch in der Mitte des Einlasses.More preferably, a centerline of the outlet and the backside of the first stationary slide ring lie in a common plane perpendicular to the axial direction X-X. Thus, a shadow projection of the outlet onto the first stationary slip ring is such that the shadow lies partially on the first stationary slip ring. The rear side of the first stationary slide ring is particularly preferably also in the middle of the inlet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der Einlass und der Auslass im Gehäuse in Axialrichtung der Gleitringdichtungsanordnung zwischen der ersten und zweiten Gleitringdichtung angeordnet. Besonders bevorzugt liegen der Einlass und der Auslass dabei entlang des Umfangs der Gleitringdichtungsanordnung um 180° einander gegenüber. Ferner ist bevorzugt ein Durchmesser des Einlasses gleich einem Durchmesser des Auslasses.According to a further preferred embodiment of the invention, the inlet and the outlet are arranged in the housing in the axial direction of the mechanical seal arrangement between the first and second mechanical seal. The inlet and the outlet are particularly preferably located opposite one another by 180° along the circumference of the mechanical seal arrangement. Furthermore, a diameter of the inlet is preferably equal to a diameter of the outlet.

Eine besonders strömungsgünstige Anordnung wird erreicht, wenn vorzugsweise der Einlass, der Auslass und der erste und zweite Schlitz koaxial zueinander angeordnet sind. Weiter bevorzugt sind dabei die Durchmesser von Einlass, Auslass und eine Breite von erstem und zweitem Schlitz gleich.A particularly streamlined arrangement is achieved if preferably the inlet, the outlet and the first and second slot are arranged coaxially to one another. More preferably, the diameters of the inlet, outlet and a width of the first and second slot are the same.

Um eine besonders gute Kühlwirkung an den Gleitringdichtungen zu erreichen, ist vorzugsweise ein Volumen der zweiten Ausnehmung im Gehäuse größer als ein Volumen der ersten Ausnehmung des ersten stationären Gleitrings.In order to achieve a particularly good cooling effect on the slide ring seals, a volume of the second recess in the housing is preferably larger than a volume of the first recess of the first stationary slide ring.

Weiter bevorzugt weist der Ringspalt am Außenumfang des ersten stationären Gleitrings eine konstante Spaltbreite über den Umfang auf.More preferably, the annular gap on the outer circumference of the first stationary slide ring has a constant gap width over the circumference.

Vorzugsweise liegt die Exzentrizität zwischen der Förderhülse und dem ersten stationären Gleitring auf einer Waagerechten der Gleitringdichtungsanordnung. Alternativ liegt die Exzentrizität auf einer Geraden, welche in einem 45°-Winkel zur Waagerechten und einer Senkrechten liegt.Preferably, the eccentricity between the delivery sleeve and the first stationary slide ring is on a horizontal line of the slide ring seal arrangement. Alternatively, the eccentricity lies on a straight line which is at a 45° angle to the horizontal and a vertical.

Um eine Kühlwirkung noch weiter zu verbessern und einen Wirkungsgrad der Förderhülse weiter zu steigern, ist vorzugsweise am ersten stationären Gleitring an der vom Dichtspalt abgewandten Rückseite ein zweiter Schlitz und eine dritte, sich verjüngende Ausnehmung am Innenumfang des ersten stationären Gleitrings vorgesehen. Die dritte, sich verjüngende Ausnehmung verjüngt sich dabei, ausgehend vom zweiten Schlitz in Richtung zum Exzenterspalt. Hierdurch wird eine bessere Einströmung des Fluids in den Exzenterspalt erreicht, wodurch eine Förderleistung und somit eine Kühlwirkung weiter verbessert werden kann.In order to further improve a cooling effect and further increase the efficiency of the conveying sleeve, a second slot and a third, tapering recess on the inner circumference of the first stationary slide ring are preferably provided on the first stationary slide ring on the rear side facing away from the sealing gap. The third, tapering recess tapers, starting from the second slot in the direction of the eccentric gap. This achieves a better inflow of the fluid into the eccentric gap, as a result of which a delivery capacity and thus a cooling effect can be further improved.

Weiter bevorzugt ist am Gehäuse eine vierte, sich verjüngende Ausnehmung ausgebildet, welche sich ausgehend vom Einlass in Richtung zum Ringspalt zwischen dem Gehäuse und dem Außenumfang des ersten stationären Gleitrings verjüngt. Auch hierdurch können eine Förderleistung und somit eine Kühlleistung der Anordnung verbessert werden.More preferably, a fourth, tapering recess is formed on the housing, which tapers starting from the inlet in the direction of the annular gap between the housing and the outer circumference of the first stationary slide ring. A conveying capacity and thus a cooling capacity of the arrangement can also be improved in this way.

Bei Vorsehen der dritten und vierten Ausnehmung am zweiten Schlitz ist die Gleitringdichtungsanordnung auch drehrichtungsunabhängig betreibbar.If the third and fourth recesses are provided in the second slot, the mechanical seal arrangement can also be operated independently of the direction of rotation.

Besonders bevorzugt ist die Gleitringdichtungsanordnung eine vormontierte Baugruppe, so dass die Gleitringdichtungsanordnung als Kartusche an die abzudichtende Welle eingebaut werden kann. Hierdurch können insbesondere Fehler bei einer Vorort-Montage vermieden werden.The mechanical seal arrangement is particularly preferably a preassembled assembly, so that the mechanical seal arrangement can be installed as a cartridge on the shaft to be sealed. In this way, in particular, errors during on-site assembly can be avoided.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

1 eine schematische Schnittansicht einer Gleitringdichtungsanordnung gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie II-II von 1,
3 eine schematische, perspektivische, vergrößerte Schnittansicht der Gleitringdichtung von 1,
4 eine schematische, vergrößerte Querschnittsansicht der Gleitringdichtungsanordnung von 1 im Bereich des Auslasses,
5 eine schematische, perspektivische Ansicht einer Förderhülse der Gleitringdichtungsanordnung von 1, und
6 eine schematische Querschnittansicht einer Gleitringdichtungsanordnung gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

A preferred embodiment of the invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:

1 a schematic sectional view of a mechanical seal assembly according to a first preferred embodiment of the invention,
2 a schematic cross-sectional view along the line II-II of FIG 1 ,
3 a schematic, perspective, enlarged sectional view of the mechanical seal of 1 ,
4 a schematic, enlarged cross-sectional view of the mechanical seal assembly of 1 in the area of the outlet,
5 a schematic, perspective view of a conveyor sleeve of the mechanical seal assembly of 1 , and
6 a schematic cross-sectional view of a mechanical seal assembly according to a second preferred embodiment of the invention.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 eine Gleitringdichtungsanordnung 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.In the following, with reference to the 1 until 5 a mechanical seal assembly 1 according to a first preferred embodiment of the invention is described in detail.

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Gleitringdichtungsanordnung 1 eine erste Gleitringdichtung 2 und eine zweite Gleitringdichtung 3. Die beiden Gleitringdichtungen 2, 3 sind in Axialrichtung X-X der Gleitringdichtungsanordnung in Reihe angeordnet.How out 1 As can be seen, the mechanical seal arrangement 1 comprises a first mechanical seal 2 and a second mechanical seal 3. The two mechanical seals 2, 3 are arranged in series in the axial direction XX of the mechanical seal arrangement.

Die Gleitringdichtungsanordnung 1 dichtet dabei an einer Welle 10 ab.The mechanical seal arrangement 1 provides a seal on a shaft 10 .

Die erste Gleitringdichtung 2 umfasst einen ersten stationären Gleitring 21, einen ersten rotierenden Gleitring 22 und einen Dichtspalt 20, welcher zwischen dem ersten stationären Gleitring 21 und dem ersten rotierenden Gleitring 22 angeordnet ist. Die zweite Gleitringdichtung 3 umfasst einen zweiten stationären Gleitring 31, einen zweiten rotierenden Gleitring 32 und einen Dichtspalt 30 zwischen dem zweiten stationären Gleitring 31 und dem zweiten rotierenden Gleitring 32.The first mechanical seal 2 comprises a first stationary slide ring 21 , a first rotating slide ring 22 and a sealing gap 20 which is arranged between the first stationary slide ring 21 and the first rotating slide ring 22 . The second mechanical seal 3 comprises a second stationary slide ring 31, a second rotating slide ring 32 and a sealing gap 30 between the second stationary slide ring 31 and the second rotating slide ring 32.

Ferner umfasst die Gleitringdichtungsanordnung 1 ein Gehäuse 4, an welchem die stationären Gleitringe 21, 31 angeordnet sind. Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, sind im Gehäuse 4 ein Einlass 40 und ein Auslass 41 für eine Kühlflüssigkeit vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel sind der Einlass und der Auslass zylindrisch und einander um 180° entgegengesetzt an der Gleitringdichtungsanordnung 1 angeordnet. Dadurch liegen die Mittellinien 60 von Einlass 40 und Auslass 41 auf einer gemeinsamen Geraden.Furthermore, the mechanical seal assembly 1 includes a housing 4 on which the stationary seal rings 21, 31 are arranged. How further from 1 As can be seen, the housing 4 has an inlet 40 and an outlet 41 for a coolant. In this exemplary embodiment, the inlet and the outlet are cylindrical and are arranged opposite one another by 180° on the mechanical seal assembly 1 . As a result, the center lines 60 of the inlet 40 and outlet 41 lie on a common straight line.

Ferner umfasst die Gleitringdichtungsanordnung 1 eine rotierende Förderhülse 5. Die Förderhülse 5 ist mit dem ersten rotierenden Gleitring 22 und dem zweiten rotierenden Gleitring 32 verbunden. Hierbei ist der erste rotierende Gleitring 22 an einem Aufnahmebereich 51 der Förderhülse 5 teilweise von der Förderhülse 5 umgeben. Der zweite rotierende Gleitring 32 ist mittels eines Gleitringträgers 33 an der Förderhülse 5 fixiert.Furthermore, the mechanical seal arrangement 1 comprises a rotating conveyor sleeve 5. The conveyor sleeve 5 is connected to the first rotating seal ring 22 and the second rotating seal ring 32. In this case, the first rotating slide ring 22 is partially surrounded by the delivery sleeve 5 in a receiving area 51 of the delivery sleeve 5 . The second rotating slide ring 32 is fixed to the conveyor sleeve 5 by means of a slide ring carrier 33 .

Die Förderhülse 5 ist im Detail aus 5 ersichtlich. Wie in 5 gezeigt, weist die Förderhülse 5 dabei eine Vielzahl von Fördernuten 50 auf, welche an einem Außenumfang 50a der Förderhülse 5 angeordnet sind. Die Fördernuten 5 sind parallel zur Axialrichtung X-X ausgebildet. Vorzugsweise ist eine Anzahl n der Fördernuten 50 größer oder gleich 12 und insbesondere zwischen 18 und 24 Fördernuten. In 5 ist ferner nochmals im Detail der Aufnahmebereich 51 der Förderhülse 5 dargestellt, an welchem der ersten rotierende Gleitring 21 fixiert ist.The conveyor sleeve 5 is in detail 5 evident. As in 5 shown, the conveying sleeve 5 has a multiplicity of conveying grooves 50 which are arranged on an outer circumference 50a of the conveying sleeve 5 . The conveying grooves 5 are formed parallel to the axial direction XX. A number n of conveying grooves 50 is preferably greater than or equal to 12 and in particular between 18 and 24 conveying grooves. In 5 the receiving area 51 of the conveying sleeve 5, on which the first rotating slide ring 21 is fixed, is also shown again in detail.

Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, weist der erste stationären Gleitring 21 einen Innenumfang 21a auf, welcher exzentrisch zu einem Außenumfang 50a der Förderhülse 5 angeordnet ist. Dadurch ergibt sich ein umlaufender Exzenterspalt 6, welcher zwischen der Förderhülse 5 und dem ersten stationären Gleitring 21 an dessen vom Dichtspalt 20 abgewandten Rückseite 21b ausgebildet ist (vgl. 3).Like in particular 2 As can be seen, the first stationary slide ring 21 has an inner circumference 21a which is arranged eccentrically to an outer circumference 50a of the conveying sleeve 5 . This results in a circumferential eccentric gap 6, which is formed between the conveyor sleeve 5 and the first stationary slide ring 21 on its rear side 21b facing away from the sealing gap 20 (cf. 3 ).

Wie weiter insbesondere aus 2 ersichtlich ist, verjüngt sich der ringförmige Exzenterspalt 6 ausgehend vom Einlass 40 bis zum Auslass 41. Im Unterschied dazu bleibt ein Ringspalt 7 zwischen dem ersten stationären Gleitring 21 und dem Gehäuse 4 konstant (vgl. 2). Eine Exzentrizität E zwischen der Förderhülse 5 und dem ersten stationären Gleitring liegt dabei auf einer Geraden G, die in einem Winkel von 45° zu einer Waagerechten 15 und einer Senkrechten 16 der Gleitringdichtungsanordnung 1 ist.How to proceed in particular 2 As can be seen, the annular eccentric gap 6 tapers from the inlet 40 to the outlet 41. In contrast to this, an annular gap 7 between the first stationary slide ring 21 and the housing 4 remains constant (cf. 2 ). An eccentricity E between the conveyor sleeve 5 and the first stationary slide ring lies on a straight line G, which is at an angle of 45° to a horizontal line 15 and a vertical line 16 of the mechanical seal arrangement 1 .

Wie weiter aus den 2 und 3 ersichtlich ist, ist dabei an der Rückseite 21b des ersten stationären Gleitrings 21 ein erster Schlitz 9 und ein zweiter Schlitz 8 ausgebildet. Der erste Schlitz 9 ist koaxial mit dem Auslass 41 angeordnet und der zweite Schlitz 8 ist koaxial mit dem Einlass 40 angeordnet (vgl. 2).How further from the 2 and 3 As can be seen, a first slot 9 and a second slot 8 are formed on the rear side 21b of the first stationary slide ring 21 . The first slot 9 is arranged coaxially with the outlet 41 and the second slot 8 is arranged coaxially with the inlet 40 (cf. 2 ).

Diese Schlitze 8, 9 weisen nur eine relativ geringe Tiefe T in Axialrichtung X-X auf (vgl. 1), so dass der erste stationäre Gleitring 21 seine Grundstabilität beibehält.These slots 8, 9 have only a relatively small depth T in the axial direction XX (cf. 1 ) so that the first stationary sliding ring 21 maintains its basic stability.

Die Mittellinien 60 des Einlasses 40 und des Auslasses 41 liegen mit der Rückseite 21b des ersten stationären Gleitrings in einer gemeinsamen Ebene 61, die senkrecht zur Axialrichtung X-X ist (vgl. 1).The center lines 60 of the inlet 40 and the outlet 41 lie in a common plane 61 with the rear face 21b of the first stationary slide ring, which is perpendicular to the axial direction XX (cf. 1 ).

Wie aus 2 ersichtlich ist, strömt somit Kühlfluid ausgehend vom Einlass 40 einerseits in den Ringspalt 7 und andererseits durch den zweiten Schlitz 8 in den umlaufenden Exzenterspalt 6. Durch die Rotation der Förderhülse 5 (Pfeil A in 2) wird die Kühlflüssigkeit dabei sowohl im Ringspalt 7 (Pfeile B), als auch im umlaufenden Exzenterspalt 6 (Pfeile C) in Richtung zum Auslass 41 gefördert.How out 2 As can be seen, cooling fluid flows from the inlet 40 on the one hand into the annular gap 7 and on the other hand through the second slot 8 into the circumferential eccentric gap 6. The rotation of the delivery sleeve 5 (arrow A in 2 ) the cooling liquid is both in the annular gap 7 (Arrows B), as well as in the circumferential eccentric gap 6 (arrows C) promoted in the direction of the outlet 41.

Dabei ist, wie aus den 2 und 3 ersichtlich ist, am ersten stationären Gleitring 21 eine sich erweiternde Ausnehmung 11 ausgebildet. Am Gehäuse 4 ist am Austritt des Ringspaltes 7 zum Auslass 41 eine zweite sich erweiternde Ausnehmung 12 ausgebildet. Dadurch wird ein Strömungsverhalten des Fluids beim Austritt aus dem Ringspalt 7 bzw. dem ringförmigen Exzenterspalt 6 in den Auslass 41 deutlich verbessert, wodurch ein Wirkungsgrad bei der Förderung der Kühlflüssigkeit signifikant verbessert wird.Here is how from the 2 and 3 as can be seen, an expanding recess 11 is formed on the first stationary slide ring 21 . A second widening recess 12 is formed on the housing 4 at the exit of the annular gap 7 to the outlet 41 . As a result, the flow behavior of the fluid when it exits the annular gap 7 or the annular eccentric gap 6 into the outlet 41 is significantly improved, as a result of which the efficiency of the conveyance of the coolant is significantly improved.

Der umlaufende Exzenterspalt 6 ist somit zwischen einem Innenumfang 21a des ersten stationären Gleitrings 21 und dem Außenumfang 50a der Förderhülse 5 ausgebildet. 4 zeigt nochmals im Detail den Austritt der Fluidströme (Pfeile B, C) aus dem Ringspalt 7 bzw. dem umlaufenden Exzenterspalt 6. Die beiden sich erweiternden Ausnehmungen 11, 12 führen die Kühlflüssigkeit dabei jeweils mit möglichst wenig Verlusten in den Auslass 41, so dass in Verbindung mit der Vielzahl von Fördernuten 50 in der Förderhülse 5 ein signifikant verbesserter Wirkungsgrad bei der Förderung erreicht werden kann.The peripheral eccentric gap 6 is thus formed between an inner circumference 21a of the first stationary slide ring 21 and the outer circumference 50a of the conveying sleeve 5 . 4 shows again in detail the exit of the fluid streams (arrows B, C) from the annular gap 7 or the peripheral eccentric gap 6. The two widening recesses 11, 12 guide the cooling liquid into the outlet 41 with as few losses as possible, so that in Connection with the plurality of conveying grooves 50 in the conveying sleeve 5, a significantly improved efficiency can be achieved in the promotion.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 6 eine Gleitringdichtungsanordnung gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.Below, with reference to 6 describes a mechanical seal assembly according to a second preferred embodiment of the invention in detail. Identical or functionally identical parts are denoted by the same reference symbols as in the first exemplary embodiment.

Wie aus 6 ersichtlich ist, ist im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel beim zweiten Ausführungsbeispiel auch eine Strömungsverbesserung am Einlass 40 der Gleitringdichtungsanordnung 1 vorgenommen. Hierbei ist eine dritte, sich verjüngende Ausnehmung 13 an der vom Dichtspalt abgewandten Rückseite 21b des ersten stationären Gleitrings 21 vorgesehen und eine vierte, sich verjüngende Ausnehmung 14 im Gehäuse 4 ausgebildet. Dabei ist, wie in 6 dargestellt, ein zweiter Schlitz 8 an der Rückseite 21b des ersten stationären Gleitrings 21 ausgebildet. Somit wird eine strömungsgünstige Zuführung des Fluids aus dem Einlass 40 möglich. Hierbei strömt das Fluid über die dritte, sich verjüngende Ausnehmung 13 in den Exzenterspalt 6 und aus dem Einlass 40 über die vierte, sich verjüngende Ausnehmung 14 in den Ringspalt 7. Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die Gleitringdichtungsanordnung drehrichtungsunabhängig ist. D.h., wenn sich die Drehrichtung A umkehrt, wird der Auslass 41 zum Einlass und der Einlass 40 zum Auslass. Da nun spiegelbildlich an der Waagerechten 15 die erste, zweite, dritte und vierte Ausnehmung 11, 12, 13, 14 vorgesehen ist, kann dies problemlos ermöglicht werden. Ferner ist auch eine Exzentrizität E im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel derart unterschiedlich, dass die Exzentrizität E durch eine Verschiebung auf der Waagerechten 15 aus der Mitte (Mittelachse X-X) vorgenommen wurde. Durch die so ausgeführte Exzentrizität E ergeben sich somit drehrichtungsunabhängig gleiche Kühlleistungen der Gleitringdichtungsanordnung 1.How out 6 As can be seen, in contrast to the first exemplary embodiment, the second exemplary embodiment also improves the flow at the inlet 40 of the mechanical seal arrangement 1 . A third, tapering recess 13 is provided on the rear side 21b of the first stationary slide ring 21 facing away from the sealing gap, and a fourth, tapering recess 14 is formed in the housing 4 . Here is how in 6 shown, a second slot 8 is formed on the back 21b of the first stationary slide ring 21. A streamlined supply of the fluid from the inlet 40 is thus possible. The fluid flows via the third, tapering recess 13 into the eccentric gap 6 and out of the inlet 40 via the fourth, tapering recess 14 into the annular gap 7. Another advantage of this design is that the mechanical seal arrangement is independent of the direction of rotation. That is, when the direction of rotation A is reversed, the outlet 41 becomes the inlet and the inlet 40 becomes the outlet. Since the first, second, third and fourth recesses 11, 12, 13, 14 are provided in mirror image on the horizontal line 15, this can be made possible without any problems. Furthermore, an eccentricity E is also different in comparison with the first exemplary embodiment in that the eccentricity E was carried out by a displacement on the horizontal line 15 from the center (central axis XX). The eccentricity E designed in this way results in the same cooling performance of the mechanical seal arrangement 1 regardless of the direction of rotation.

Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.Otherwise, this exemplary embodiment corresponds to the previous exemplary embodiment, so that reference can be made to the description given there.

Somit kann erfindungsgemäß eine Gleitringdichtungsanordnung 1 bereitgestellt werden, welche eine signifikant verbesserte Kühlwirkung durch Vorsehen einer Kombination von mehreren Maßnahmen an der Gleitringdichtungsanordnung ermöglicht. Insbesondere das Vorsehen der Förderhülse 5 mit Fördernuten 50 sowie die erste und zweite sich erweiternde Ausnehmung 11, 12 am Gehäuse bzw. am ersten stationären Gleitring 21 verbessern das Kühlverhalten der Gleitringdichtungsanordnung deutlich. Eine weitere Verbesserung wird durch das Vorsehen der dritten und vierten Ausnehmungen 13, 14 erreicht, wodurch die Gleitringdichtungsanordnung auch in beiden Drehrichtungen betrieben werden kann. Insbesondere ermöglicht die verbesserte Kühlwirkung der Gleitringdichtungsanordnung, dass diese auch zur Abdichtung von Medien eingesetzt werden kann, welche hohe bis sehr hohe Temperaturen aufweisen können, ohne dass die Gleitringdichtungsanordnung dadurch beschädigt wird.Thus, according to the invention, a mechanical seal arrangement 1 can be provided which enables a significantly improved cooling effect by providing a combination of several measures on the mechanical seal arrangement. In particular, the provision of the delivery sleeve 5 with delivery grooves 50 and the first and second widening recesses 11, 12 on the housing or on the first stationary sliding ring 21 improve the cooling behavior of the mechanical seal assembly significantly. A further improvement is achieved by the provision of the third and fourth recesses 13, 14, as a result of which the mechanical seal arrangement can also be operated in both directions of rotation. In particular, the improved cooling effect of the mechanical seal arrangement makes it possible for it to also be used to seal media that can have high to very high temperatures, without the mechanical seal arrangement being damaged as a result.

BezugszeichenlisteReference List

11: Gleitringdichtungsanordnungmechanical seal arrangement
22: erste Gleitringdichtungfirst mechanical seal
33: zweite Gleitringdichtungsecond mechanical seal
44: Gehäusehousing
55: Förderhülseconveyor sleeve
66: ringförmiger Exzenterspaltannular eccentric gap
77: Ringspaltannular gap
88th: zweiter Schlitzsecond slot
99: erster Schlitzfirst slot
1010: Wellewave
1111: erste erweiternde Ausnehmung am ersten stationären Gleitringfirst expanding recess on the first stationary slide ring
1212: zweite erweiternde Ausnehmung am Gehäusesecond widening recess on the housing
1313: dritte sich verjüngende Ausnehmungthird tapered recess
1414: vierte sich verjüngende Ausnehmungfourth tapered recess
1515: Waagerechtehorizontal
1616: Senkrechtevertical
2020: erster Dichtspaltfirst sealing gap
2121: erster stationärer Gleitringfirst stationary slide ring
21a21a: Innenumfang des ersten stationären GleitringsInner circumference of the first stationary slide ring
21b21b: Rückseite des ersten stationären GleitringsRear of the first stationary slide ring
2222: erster rotierenden Gleitringfirst rotating slide ring
3030: Dichtspaltsealing gap
3131: zweiter stationärer Gleitringsecond stationary slide ring
3232: zweiter rotierender Gleitringsecond rotating slide ring
3333: Gleitringträgerslide ring carrier
4040: Einlassinlet
4141: Auslassoutlet
5050: Fördernutenconveyor grooves
50a50a: Außenumfang der FörderhülseOuter circumference of the conveyor sleeve
5151: Aufnahmebereich an der FörderhülseRecording area on the conveyor sleeve
6060: Mittellinie von Einlass und AuslassCenter line of inlet and outlet
6161: Ebenelevel
EE: Exzentrizitäteccentricity
GG: 45°-Gerade45° straight
TT: Tiefe des ersten und zweiten SchlitzesDepth of the first and second slot
X-XX-X: Axialrichtung der GleitringdichtungsanordnungAxial direction of the mechanical seal assembly

Claims

Mechanical seal assembly comprising: - a first mechanical seal (2) with a first rotating slide ring (22) and a first stationary slide ring (21), which define a first sealing gap (20) between them, - a second mechanical seal (3) with a second rotating slide ring (32) and a second stationary slide ring (31) which define a second sealing gap (30) between them, - a housing (4) with an inlet (40) and an outlet (41) for a cooling liquid, - a rotating conveyor sleeve (5), which is connected to the first rotating slide ring (22) and the second rotating slide ring (32), - the conveying sleeve (5) having a multiplicity of conveying grooves (50) on its outer circumference, - wherein the first stationary sliding ring (21) is arranged radially outside of the conveyor sleeve (5) and has an inner circumference (21a) which is arranged eccentrically to an outer circumference (50a) of the conveyor sleeve (5), so that between the outer circumference (50a) the conveyor sleeve (5) and the inner circumference (21a) of the first stationary slide ring (21) a peripheral eccentric gap (6) is formed, and - wherein the first stationary sliding ring (21) has a first slot (9) directed towards the outlet (41) on a rear side (21b) facing away from the first sealing gap (20) and a first widening recess (11) on the inner circumference (21a), which opens into the first slot (9).

Mechanical seal arrangement according to claim 1 , wherein an annular gap (7) is formed adjacent to the rear side (21b) of the first stationary slide ring (21) between the housing (4) and the outer circumference of the first stationary slide ring (21).

Mechanical seal arrangement according to claim 2 , wherein a second widening recess (12) is formed on the housing (4), which opens from the annular gap (7) into the outlet (41).

Mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims, wherein the delivery sleeve (5) has a receiving area (51) for fixing the first rotating slide ring (22).

Mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims, wherein a number n of the conveying grooves (50) of the conveying sleeve (5) is greater than or equal to 12 and in particular between 18≦n≦24.

A face seal assembly as claimed in any preceding claim, wherein the back face (21b) of the first stationary face ring (21) is radially inward of the outlet (41).

Mechanical seal arrangement according to claim 6 wherein a center line of the outlet (41) and the back surface (21b) of the first stationary face ring (21) lie in a common plane (61) perpendicular to the axial direction (XX) of the face seal assembly.

Mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims, wherein the inlet (40) and the outlet (41) are arranged in the axial direction (X-X) of the mechanical seal arrangement between the first mechanical seal (2) and the second mechanical seal (3).

A face seal assembly as claimed in any preceding claim, wherein the inlet (40) and outlet (41) are at 180° to each other at the periphery of the face seal assembly.

Mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims, wherein a volume of the second flaring recess (12) on the housing (4) is greater than a volume of the first flaring recess (11) on the first stationary slide ring (21).

Mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims, wherein the annular gap (7) has a constant gap width along its circumference.

Mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims, wherein the eccentricity (E) between the conveyor sleeve (5) and the first stationary slide ring (21) lies on a horizontal line (15) of the mechanical seal arrangement.

Mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims, wherein the first stationary slide ring (21) has a second slot (8) on the rear side (21b) facing away from the sealing gap (20) and a third, tapering recess (13) on the inner circumference, which extends outwards tapered from the second slot (8) in the direction of the eccentric gap (6).

Mechanical seal arrangement according to Claim 13 , wherein a fourth, tapering recess (14) is formed on the housing, which tapers starting from the inlet (40) into the annular gap (7).

Mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims, wherein the mechanical seal arrangement is a preassemblable assembly.